選煤廠分選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

蘇 芮

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦選煤廠，山西 古交 030205）

選煤廠為對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工的場(chǎng)所，通過(guò)選煤廠的加工處理不僅可對(duì)原煤的質(zhì)量進(jìn)行等級(jí)劃分，而且可降低原煤中的含硫化合物的占比和粉塵含量，對(duì)于提高煤炭的利用率和降低環(huán)境污染具有重要意義。但是，在實(shí)際分選過(guò)程中由于其分選工藝存在一定的缺陷導(dǎo)致最終所得產(chǎn)品中含煤泥的量較大，即當(dāng)前分選工藝中缺乏對(duì)粗煤泥的有效回收[1]。針對(duì)此問(wèn)題，本文重點(diǎn)對(duì)某選煤廠的分選工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從根本上改善最終分選所得產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 現(xiàn)狀分析

本文所研究選煤廠的生產(chǎn)能力為270 萬(wàn)t/a。目前，該選煤廠的分選工藝流程，如圖1 所示。

圖1 選煤廠原分選工藝流程

如圖1 所示，選煤廠采用以三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器和浮選兩段工藝對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工，該種分選工藝所面臨的問(wèn)題可總結(jié)如下：

1）當(dāng)入料粒度降低時(shí)，當(dāng)前分選工藝對(duì)應(yīng)所得分選精度也在降低，無(wú)法對(duì)細(xì)粒煤進(jìn)行有效分選，從而導(dǎo)致精煤中的灰分較高。

2）進(jìn)入三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器中的煤泥不僅得不到有效的分選，而且在其間接破碎的作用下導(dǎo)致煤泥量進(jìn)一步增加。

3）進(jìn)入浮選機(jī)中的粗煤泥含量較大，按照提高精煤產(chǎn)率的原則，需要增加藥劑的濃度，從而導(dǎo)致精煤被污染[2]。

4）為保證最終的精煤產(chǎn)率，需要通過(guò)增加篩子的數(shù)量提高脫泥篩效率，使得選煤廠的分選工藝復(fù)雜化。

2 干擾床的優(yōu)選

2.1 干擾床分選試驗(yàn)準(zhǔn)備

目前，選煤廠采用重介質(zhì)+浮選的工藝對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工。為從根本上改善對(duì)原煤中粗煤泥的分選效果，擬采用干擾床替代重介質(zhì)旋流器為核心對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工[3]。將構(gòu)建優(yōu)選干擾床分選設(shè)備的試驗(yàn)系統(tǒng)，為后續(xù)干擾床設(shè)備的優(yōu)選奠定基礎(chǔ)。本項(xiàng)目擬從傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床中選擇一款性價(jià)比較高的分選設(shè)備，兩種設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。

圖2 傳統(tǒng)干擾床與阻尼干擾床基本結(jié)構(gòu)對(duì)比

對(duì)比圖2 中阻尼干擾床和傳統(tǒng)干擾床的結(jié)構(gòu)可知，阻尼干擾床是在傳統(tǒng)干擾床的基礎(chǔ)上增加阻尼塊而得到的設(shè)備；在所增加阻尼塊的作用下可對(duì)傳統(tǒng)干擾床內(nèi)的上升水流速度進(jìn)行改變。本項(xiàng)目開(kāi)展分選試驗(yàn)對(duì)比的待分選原煤的基本性質(zhì)通過(guò)測(cè)定，如表1所示。

表1 原煤粗煤泥粒度比例及灰分比

如表1 所示，待分選原煤中粗煤泥的灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為22.21%；粗煤泥粒度主要集中在小于1.00 mm 以下。

2.2 干擾床分選試驗(yàn)

基于上述兩種類型干擾床對(duì)其分選效果進(jìn)行對(duì)比，得出本項(xiàng)目中選煤廠分選工藝最終選擇的干擾床的類型。具體試驗(yàn)流程如下：將一定流速的水流通過(guò)水管引入流體分布器中，并通過(guò)流體分布器將一定流速的水引入干擾床中[4]；當(dāng)引入干擾床分選設(shè)備中的水流速度相對(duì)穩(wěn)定后，將表1 中待洗選加工的原煤通過(guò)入料管加入干擾床中；最后，從溢流口和底流口收集產(chǎn)品，對(duì)其干燥、稱重等處理后通過(guò)浮沉試驗(yàn)并對(duì)進(jìn)行灰化處理后，對(duì)兩類干擾床的分選效果進(jìn)行對(duì)比，具體通過(guò)精煤產(chǎn)率、精煤灰分、尾煤產(chǎn)率、尾煤灰分等指標(biāo)。

傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床分選效果的對(duì)比，如表2 所示。

表2 傳統(tǒng)干擾床和阻尼干擾床分選效果

如表2 所示，采用阻尼干擾床可提高精煤產(chǎn)率，降低精煤灰分，對(duì)應(yīng)的精煤的分選精度也提高。因此，本次對(duì)選煤廠分選工藝優(yōu)化中采用阻尼干擾床為核心進(jìn)行改進(jìn)。

3 選煤廠分選工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于上述所選擇的干擾床的類型，并結(jié)合當(dāng)前選煤廠分選工藝所存在的具體問(wèn)題，分選工藝流程，如圖3 所示。

圖3 優(yōu)化后的分選工藝流程圖

如圖3 所示，與原分選工藝流程對(duì)比可知，阻尼干擾床在其中承擔(dān)對(duì)分級(jí)旋流器的高效分選，并在高頻篩的作用下對(duì)干擾床溢流的產(chǎn)品進(jìn)行脫水，從而獲得部分精煤；其中，干擾床底流口的產(chǎn)品進(jìn)入中煤中。總的來(lái)講，基于阻尼干擾床簡(jiǎn)化了原分選工藝流程中弧形脫水篩和變頻脫水篩的兩級(jí)篩子的流程，從很大程度上減小了脫水篩的負(fù)荷[5]。

從理論上講，采用圖3 所示的分選工藝流程可在很大程度上降低重介質(zhì)和浮選藥劑的消耗量。因此，對(duì)于該選煤廠分選工藝進(jìn)行優(yōu)化后，不僅可提高精煤的產(chǎn)率，降低其灰分外，還可降低介質(zhì)和藥劑的消耗量。改造后的具體經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)，如表3 所示。

表3 分選工藝改造經(jīng)濟(jì)效益

如表3 所示，介質(zhì)每噸價(jià)格按照0.1 萬(wàn)元計(jì)算，可直接節(jié)約成本為432 萬(wàn)元；藥劑每噸價(jià)格按照0.8萬(wàn)元計(jì)算，可直接節(jié)約成本為432 萬(wàn)元；經(jīng)洗選加工后煤炭的價(jià)格按照0.06 萬(wàn)元核算，可直接增加效益為1 800 萬(wàn)元。因此，對(duì)選煤廠分選工藝進(jìn)行改造后可直接帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益為2 664 萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

選煤廠為對(duì)原煤進(jìn)行洗選加工的主要場(chǎng)所，針對(duì)選煤廠粗煤泥量大且當(dāng)前分選工藝不足以對(duì)粗煤泥進(jìn)行有效分選，從導(dǎo)致精煤產(chǎn)率降低、介質(zhì)和藥劑消耗量大等問(wèn)題，提出采用阻尼干擾床為核心對(duì)傳統(tǒng)“重介質(zhì)旋流器+浮選機(jī)”的分選工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改造，總結(jié)如下：

1）與傳統(tǒng)干擾床相比，阻尼干擾床可提高精煤產(chǎn)率，降低精煤灰分，對(duì)應(yīng)的精煤的分選精度也提高。

2）基于阻尼干擾床簡(jiǎn)化了原分選工藝流程中弧形脫水篩和變頻脫水篩的兩級(jí)篩子的流程，從很大程度上減小了脫水篩的負(fù)荷，簡(jiǎn)化了分選工藝流程。

3）經(jīng)計(jì)算可知，對(duì)分選工藝優(yōu)化后可降低介質(zhì)和藥劑的消耗量，提高精煤的產(chǎn)量，直接帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益為2 664 萬(wàn)元/a。